Voiture légère, voiture lourde

[lapras]

Bonjour,
imaginons une voiture lourde garé sur route lisse, donc il y a abscence des forces de frottements. cette voiture sera aussi facile a pousser qu'une voiture légere, le tavail pour faire avancer cette voiture est le meme que pour une voiture en plastique, je me trompe ?
Parce que W(P) = P * 0 = 0 (oui, la différence d'altitude est de 0) et le travail W(F) de la force F qu'on doit exerceer sur a voiture = f * AB * cos(a), quelque soit le poid de la voiture.

Cependant si il ya des forces de frottements, la voiture lourde sera bien plus dure à pousser que la voiture légère, et j'aimerais bien me l'expliquer physiquement...
Le travail du poids n'est jamais motreur ni résistant dans mon exemple, pourtant, il est évident que j'aurais plus de mal a pousser une voiture lourde, donc le travail de F est beaucoup plus important pour faire avancer d'une meme vitesse une voiture lourde qu'une voiture légere.

Le mouvement de la voiture est un mouvement de translation , on peut donc appliquer la formule Ea = 1/2 * M * V² donc le travail dépend de M car Woa(F) = Ea
ca serait donc bien l'énergie cinétique qui expliquerait la différence entre une lourde et une légere.
mais moi cette formule j'lai vu dans le chapitre de premiere dans le manuel, mais je n'ai fait aucun TP, rien, je dois admettre une formule, c'est pour ca que je ne la comprend pas bien du tout...
on peut m'expliquer un peu tout ca ?

merci d'avance

[Dominique Lefebvre]

Bonjour,
imaginons une voiture lourde garé sur route lisse, donc il y a abscence des forces de frottements. cette voiture sera aussi facile a pousser qu'une voiture légere, le tavail pour faire avancer cette voiture est le meme que pour une voiture en plastique, je me trompe ?
Parce que W(P) = P * 0 = 0 (oui, la différence d'altitude est de 0) et le travail W(F) de la force F qu'on doit exerceer sur a voiture = f * AB * cos(a), quelque soit le poid de la voiture.

Si la route est horizontale, la force exercée pour pousser elle aussi horizontale et qu'il n'y a pas de ftrottement, il n'y a pas de travail!

Cependant si il ya des forces de frottements, la voiture lourde sera bien plus dure à pousser que la voiture légère, et j'aimerais bien me l'expliquer physiquement...

Il y plusieurs types de frottements, principalement le frottement statique et le frottement cinétique.
Le frottement statique s'oppose au mouvement. C'est celui dont tu parles. La force de frottement statique est proportionnelle à la force normale de réaction du support, et donc proportionnelle au poids de l'objet que tu veux déplacer. Le frottement statique est du aux multiples aspérités, microscopiques ou non, qui garnissent les surfaces du support et de l'objet à déplacer. Pour réduire les frottements, on améliore l'état de surface. Regarde la surface d'une bille de roulement: elle brille, parce que les aspérités sont très faibles. C'est pour réduire les frottements.

Le frottement cinétique lui tend à ralentir un mouvement, par exemple,le frottement d'un traineau en déplacement sur un plan incliné (problème classique des frottements cinétiques).

Le travail du poids n'est jamais motreur ni résistant dans mon exemple, pourtant, il est évident que j'aurais plus de mal a pousser une voiture lourde, donc le travail de F est beaucoup plus important pour faire avancer d'une meme vitesse une voiture lourde qu'une voiture légere.

Dans ton bilan des forces, tu dois ajouter la force de frottement...

Le mouvement de la voiture est un mouvement de translation , on peut donc appliquer la formule Ea = 1/2 * M * V² donc le travail dépend de M car Woa(F) = Ea
ca serait donc bien l'énergie cinétique qui expliquerait la différence entre une lourde et une légere.
mais moi cette formule j'lai vu dans le chapitre de premiere dans le manuel, mais je n'ai fait aucun TP, rien, je dois admettre une formule, c'est pour ca que je ne la comprend pas bien du tout...
on peut m'expliquer un peu tout ca ?

merci d'avance

Non, l'énergie cinétique n'explique pas que tu ais plus de mal à pousser une voiture lourde! L'énergie cinétique dépend de la masse du mobile et de sa vitesse, pas de la difficulté que tu auras eu à mettre en mouvement le mobile.

Tu peux faire l'expérience suivante:

- prend un pavé de masse m, sur une planche. Pousse le en lui appliquant une force constante f, jusqu'à ce que le pavé acquière une vitesse v. Tu auras dépensé une énergie donnée Em pour transmettre à ton pavé une énergie cinétique Ec.
- maintenant, verse de l'huile sur la planche afin de réduire les frottements statiques, puis refais l'expérience. Tu constateras que la force à produire pour impluser au pavé la même vitesse v est beaucoup plus faible. L'énergie Em' sera plus faible pour acquérir la même énergie cinétique.

En cas de frottement nul, l'énergie dépensée à impulser la vitesse v à ton pavé sera égale à l'énergie cinétique qu'il aura acquise.
Lorsqu'il y a frottement, une partie de l'énergie mécanique fournie pour impulser la vitesse au pavé est dissipée en chaleur à cause des frottements.

[lapras]

L'énergie cinétique dépend de la masse du mobile et de sa vitesse, pas de la difficulté que tu auras eu à mettre en mouvement le mobile.

mais sachant que Ea = Woa(F) et que Woa(F ) = F * OA * cos(0) = F * OA, alors F = Ea/OA = MV²/(2 * OA) , donc force F a exercer pour donner une vitesse V à ma voiture est d'autant plus faible que sa masse est élevée, non ?

Si la route est horizontale, la force exercée pour pousser elle aussi horizontale et qu'il n'y a pas de ftrottement, il n'y a pas de travail!

Si la force colinéaire a la pente, alors W(F) = F * OA * cos(a) or a = 0 donc cos(a) = 1 donc W(F) = F * OA, donc le travail n'est pas nul ?
je croyais que c'était dans le cas de vecteurs orthogonaux ?

[Dominique Lefebvre]

mais sachant que Ea = Woa(F) et que Woa(F ) = F * OA * cos(0) = F * OA, alors F = Ea/OA = MV²/(2 * OA) , donc force F a exercer pour donner une vitesse V à ma voiture est d'autant plus faible que sa masse est élevée, non ?

Non. La force à exercer pour impulser à un objet une énergie cinétique E est proportionnelle à sa masse, en l'absence de tout frottement. En cas de frottement, elle n'est plus proportionnelle : il faut vaincre les forces de frottement statique pour mettre l'objet en mouvement, puis vaincre les forces de frottement cinétiques lorsque l'objet est en mouvement.

Si la force colinéaire a la pente, alors W(F) = F * OA * cos(a) or a = 0 donc cos(a) = 1 donc W(F) = F * OA, donc le travail n'est pas nul ?
je croyais que c'était dans le cas de vecteurs orthogonaux ?

Tu as tout à fait raison, excuse moi pour cette étourderie...

[lapras]

Non. La force à exercer pour impulser à un objet une énergie cinétique E est proportionnelle à sa masse, en l'absence de tout frottement. En cas de frottement, elle n'est plus proportionnelle : il faut vaincre les forces de frottement statique pour mettre l'objet en mouvement, puis vaincre les forces de frottement cinétiques lorsque l'objet est en mouvement.

Vous voulez dire que la formule Eb = 1/2 * M * V² n'est valable que lors de mouvements en translations sans frottements ?

Qu'est ce qu'une force de frottements cinétiques exactement ?

[Dominique Lefebvre]

Vous voulez dire que la formule Eb = 1/2 * M * V² n'est valable que lors de mouvements en translations sans frottements ?

Qu'est ce qu'une force de frottements cinétiques exactement ?

Non, la formule de calcul de l'énergie cinétique est valable qu'il y ait des frottements ou pas. Mais en cas de frottement, l'énergie mécanique que tu devras dépenser pour obtenir une énergie cinétique donnée sera de valeur supérieure à la valeur de l'énergie cinétique obtenue. Les frottements provoquent une dissipation d'énergie (généralement thermique). Tu as donc Em = Ec + Et.
Dans la réalité, il n'existe pas de mouvement sans frottement. Par exemple, si un moteur (dont je suppose le rendement égal à 1, c'est qui n'est pas vrai bien sur!) produit 1000 J, l'énergie cinétique du mobile propulsé sera par exemple de 800 J. On aura perdu 200J en dissipation thermique (les pneus chauffent...)

[lapras]

Ok je comprends.
Comment calculer la perte d'énergie cinétique due à des frottements de pneus ?

[Dominique Lefebvre]

Ok je comprends.
Comment calculer la perte d'énergie cinétique due à des frottements de pneus ?

Ce n'est pas une perte d'énergie cinétique! C'est une perte dans la conversion de l'énergie mécanique en énergie cinétique.
Il n'y a pas de moyens simples pour la calculer dans la réalité. On procède à des mesures...
Dans les exo, l'énoncé te donne ou te permet de calculer les coefficients de frottement cinétique ou statique, et donc les forces afférentes.

[cesar]

au point de vue securité, vaut il mieux une voiture lourde et lente ou bien une voiture legere ?
personnellement, je pencherai vers une voiture lourde et puissante, mais se roulant doucement, à cause de la quantité de mouvement : en cas de choc, les accelerations seront moindre dans ce vehicule... mais je n'ai pas la pretention d'avoir raison...

[Dominique Lefebvre]

au point de vue securité, vaut il mieux une voiture lourde et lente ou bien une voiture legere ?
personnellement, je pencherai vers une voiture lourde et puissante, mais se roulant doucement, à cause de la quantité de mouvement : en cas de choc, les accelerations seront moindre dans ce vehicule... mais je n'ai pas la pretention d'avoir raison...

Pour moi, la sécurité d'une voiture tient à sa capacité à absorber l'énergie d'un choc. Les voitures modernes sont dotées de structures mécaniques déformables, dont la déformation absorbe de l'énergie. Ainsi, les passagers (la cellule habitable) en encaissent moins...

Cela existe depuis longtemps dans les hélicoptères, pour absorber les crashs au décollage. Et c'est assez efficace.

Du coup, il vaut mieux une voiture lègère avec une structure déformable prévue à cet effet, plutôt qu'une voiture lourde et rigide. Pour fixer les idées, meiux vaut une mégane moderne qu'une vieille mercédes!

Perso, je préfère un VAB!